Проектирование технологического процесса изготовления детали - Стабилизатор

1. Введение.

Мне дано задание спроектировать технологический процесс изготовления детали “Стабилизатор”, программа выпуска 500000 единиц в год. Данная программа выпуска указывает на массовое производство.

Обработка металлов резанием является основным видом обработки, с помощью которой можно получить детали с высокой точностью и чистотой обработанных поверхностей.

Изучение явлений, связанных с резанием металлов, нужно не только для сознательного управления процессом резания, но и для получения данных, необходимых при конструировании металлорежущих станков, инструментов и приспособлений, а также для проектирования более совершенных технологических процессов обработки деталей.

Перед наукой о резании металлов в будущем стоит ряд важных проблем. В первую очередь - это изыскание новых видов износостойких режущих материалов для обработки деталей из жаропрочных и других труднообрабатываемых материалов. Необходимы дальнейшие исследования в области повышения экономичности процесса резания, создание современных нормативов по режимам резания, в частности для многоинструментальной обработки на автоматических линиях металлорежущих станков, разработка новых и совершенствование существующих инструментов с целью повысить производительность труда, экономичность и точность обработки.

В современном машиностроение используют заготовки максимально приближенные по форме и размерам к форме и размерам детали.

Развитие машиностроения должно ориентироваться на технологические процессы, обеспечивающие наибольшую степень непрерывности различных рабочих процессов. Наибольшая непрерывность технологического процесса получается при комплексной его автоматизации, т.е. все технологические операции обработки детали, а также все контрольные и транспортные операции автоматизированы, т.е. перемещения детали от первой до последней операции должны происходить непрерывно без участия рабочего. В машиностроении используют автоматизированные загрузочные приспособления трех видов: магазинные, штабельные и бункерные. Например, при изготовлении моей детали будет использоваться штабельная загрузка.

В массовом производстве, имеется мощная инструментальная база, но для большей автоматизации изготовляют различные специальные станочные приспособления, загрузочные приспособления, измерительные приборы для активного контроля и т.д.

В настоящее время в технологии машиностроения используется параллельная концентрация технологических операции. С этой целью на заводах массового производства применяют многопозиционные многошпиндельные станки, полуавтоматы и автоматы для различных способов механической обработки.

Я предпологаю использовать в основном специальные высокопроизводительные станки отечественного изготовления, отвечающие требованиям поточно-массового производства. Так же я буду пользоваться специальным фрезерным приспособлением для фрезерной операции и специальным мерительным устройством.

Содержание:

                                                                                                                          стр.

2. Исходные данные по проекту и их анализ.

3. Анализ технологичности конструкции детали.

3.1. Качественный анализ.

3.2. Количественный анализ.

3.3. Выбор методов обработки поверхностей детали.

4. Выбор баз и расчет погрешности базирования.

5. Выбор типа производства.

6. Выбор вида и конструирование исходной заготовки.

7. Проектирование технологического процесса, составление           

    маршрутной карты.

8. Определение припусков на механическую обработку и расчет

     промежуточных размеров и размеров заготовки.

8.1. Расчетно-аналитический метод и построение схем припусков

           (на две поверхности).

8.2. Табличный метод расчета припусков и межоперационных

            размеров.

9. Выбор оборудования (обоснование выбора).

10. Выбор оснастки.

10.1. Выбор режущего инструмента.

10.2. Выбор приспособления.

10.3. Выбор вспомогательного инструмента.

10.4. Выбор мерительного инструмента.

11. Расчет режимов резания.

12. Разработка операций технологического процесса и составление

      операционных карт с операционными эскизами.

13. Проектирование специального приспособления.

14. Проектирование режущего инструмента.

15. Проектирование мерительного инструмента.

16. Расчет технико-экономических показателей

производственного участка.

17. Техника безопасности при работе на металлорежущих станках

18. Список используемой литературы.

19. Приложение.

2. Формирование исходных данных и их анализ.

Мне дано задание спроектировать технологический процесс изготовления детали “Стабилизатор”, в условиях массового производства. Исходя из работы участка в две смены.

Исходными данными являются:

Чертеж детали, программа выпуска, данные об оборудование, оснастке, справочная и методическая литература.

Анализ исходных данных:

Материал детали Сталь 45Х ГОСТ 8479-70 со следующими механическими свойствами: предел текучести Gт=130кгс/мм², относительное сужение Ψ=22%, твердость по НВ≥310, HRC≥40. Такие механические свойства деталь преобретает после термической обработки.

Деталь имеет квалитеты точности от 7 до14, и шероховатость от Rz80 до Ra2.

Габаритные размеры детали: Æ125 мм и длинна 94 мм. То есть, соотношение диаметра к длине примерно равно 1,3. Что указывает на жесткость детали.

Выпуск детали 500000 единиц в год, что соответствует массовому производству.

Стабилизатор бронебойного подкалиберного снаряда представляет собой тело вращения ребристой формы. Цельнометаллическая стальная конструкция, состоит из трубки с двумя внутренними резьбами и пяти ребер, (‘перьев’) имеющих на своих плоскостях скосы, способствующие лучшей баллистической форме изделия.

На перьях стабилизатора имеются 5 отверстий для помещения в них медных вставок (‘башмаков’), повышающих живучесть трубы за счет уменьшения трения наружной цилиндрической поверхностью перьев о внутреннюю поверхность гладкого ствола.

Наружная поверхность детали по перьям имеет цилиндро-коническую форму с радиусным закруглением, что требует применения обработки по копиру. Наличие на детали ребер приводит к ударной нагрузке на режущий инструмент при токарной обработке, а также к большому обьему фрезерных работ.

На механическую обработку деталь поступает в виде штампованной заготовки с выделением перьев, но с припуском по толщине ребра.

Конструкция детали на отдельных ее поверхностях  (торцы, внутренние диаметры) предусматривает высокую степень точности по линейным и диаметральным размерам, а также шероховатость поверхностей.

В целом конструкция стабилизатора позволяет вести ее изготовление в массовом производстве, т.е. применить поточные формы организации технологического процесса, высокопроизводительные методы обработки и специальное современное оборудование.

3. Анализ технологичности.

3.1. Качественный анализ.

 Качественный анализ технологичности включает анализ различных параметров детали с точки зрения способов получения заготовки и механической обработки.

Влияние параметров детали на технологичность конструкции.

ТАБЛИЦА - 1.

3.2. Количественный анализ.

 Количественный анализ проводится с помощью различных коэффициентов, которые подсчитываются различными способами, а затем сравниваются с соответствующими критериями, и по данным сравнения делают вывод  о технологичности каждого коэффициента. Чем ближе коэффициент к единице, тем выше технологичность.

 Расчет.

1.   Коэффициент унификации и стандартизации элементов конструкции детали. 

     Кун=q/Q=19/21=0.9

        q - количество унифицированных (стандартных) элементов конструкции детали. 

        Q - общее количество поверхностей.

        Технологичность по этому показателю достаточна высока. Так как критерий 0.8

2.   Коэффициент использования материала.

     Ким=mд100%/mз=500*100%/2472=20%

3. Коэффициент точности.

     В детали 21 поверхности из них 3 поверхности по 8 квалитету, 1 поверхность по 12 квалитету, 1 поверхность по 10 квалитету, 2 поверхности по 7 квалитету и 14 поверхностей по 14 квалитету.

     Исходя из этого рассчитываем коэффициент точности

     Кти=1-Sni/S(Tini)=1-21/(8*3+12*1+1*10+2*7+14*14)=0.92

     Технологичность по этому показателю достаточна высока. Так как критерий 0.8

4. Коэффициент шероховатости.

     Рассчитываем коэффициент шероховатости.

     Кш=1-Smi/S(Rami)=1-21/(1*3.2+1*6.3+2*2.5+15*12.5)=0.9

     По этому показателю технологично. Так как критерий 0.8

          ТАБЛИЦА - 2

3.3 Выбор методов обработки поверхностей детали.

 В выбор методов обработки поверхностей детали входит анализ и подсчет количества видов обработок в зависимости от: наименования поверхности, размеров, квалитета точности, шероховатости.

   Анализ механической обработки детали «Стабилизатор».

          ТАБЛИЦА - 3

Свободные размеры имеют 14 квалитет точности и шероховатость Rz80.

4. Выбор баз и расчет погрешности базирования.

  Под базой понимают поверхность, ось, точку или совокупность оных, относительно которых определяют положение поверхностей детали и других деталей в изделии. Бывают конструкторские, технологические и измерительные базы.

Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний от измерительной базы, до установленного на размер инструмента, погрешность базирования возникает в результате не совпадения измерительной и технологической баз заготовки.

Погрешность базирования выбирается из ([3] стр.41).

 Выбор баз и расчет погрешности базирования.

ТАБЛИЦА - 4

5. Выбор типа производства.

 Тип производства выбирают в зависимости от габаритов, массы (веса) и годовой программы выпуска изделий, предусмотренного заданием.

 Определение типа производства.

Кзо - показывает отношение числа всех различных  технологических операций, выполняемых в течении месяца, к числу рабочих мест.

   Кзо=О/Ср=17/17=1

   О - общее число операций.           

   Ср - число рабочих мест.

ТАБЛИЦА - 5

Кзо применяют равным: для мелкосерийного производства Кзо=20¸40, для среднесерийного производства Кзо=10¸20, для крупносерийного производства Кзо=1¸10, для массового производства Кзо=0¸1.

Исходя из полученного параметра Кзо=1, выбираем массовое производство.

 В технологиях массового производства применяют: высокопроизводительное, в том числе специальное и специализированное оборудование(автоматы, полуавтоматы, операционные и агрегатные станки); универсальный высокопроизводительный и специальный режущий инструмент(в массовом производстве желательно использовать твердосплавный режущий инструмент или из быстрорежущей стали); универсальные и специальные приспособления и измерительный инструмент.

В массовом производстве применяется принцип параллельной концентрации.

Для уменьшения времени на транспортировку и различные другие простои изделий, оборудование располагают по технологическому процессу, и используют поточные линии и конвейеры.

Время обработки изделий тесно связано с тактом.

Интервал времени (такт), Á мин., через который периодически производится выпуск изделия.

Á=60Fд/N=60х3680/400000=0,55мин

Fд - эффективный годовой фонд производственного времени оборудования при заданном количестве рабочих смен, [ч].

N - годовой объем выпуска изделий участка, [шт].

6. Выбор вида и конструирование исходной заготовки.

 Выбор вида заготовки или установление способа ее получения, коренным образом влияет на технологию механической обработки изделия. От способов получения заготовки в значительной степени зависит расход металла, количество операций и их трудоемкость, себестоимость процесса изготовления детали.

На выбор заготовки влияет химический состав и механические свойства.

Химический состав стали.       

                                         ТАБЛИЦА - 6

(стр. 69 [1].)

Характеристики механических свойств стали.          

      ТАБЛИЦА - 7

(стр. 69 [1].)

Исходя из материала и выше перечисленных, химического состава и механических свойств, мы видим что деталь можно получить горячей  штамповкой, ковкой и из проката. Исходя из того, что деталь является телом вращения ребристой формы, с отношением длинны к диаметру 1.3, т.е. деталь жесткая, я принимаю заготовку полученную горячей и холодной штамповкой и профильный прокат.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах. (стр. 139 [3])

Характеристика получаемой заготовки: масса до 30кг.; в виде стержней с головками или утолщениями различной формы, полые со сквозными или глухими отверстиями, фланцами и выступами. Предпочтительна форма тела вращения.

Максимальные припуски и допуски по ГОСТ 7505-74. Припуск на 40-50% больше, чем при штамповке на молотах.

Оборудование: горизонтально-ковочные машины усилием 1-4МН.

Горячая штамповка в закрытых штампах.  (стр. 138 [3])

Характеристика получаемой заготовки: масса до 50-100кг; простой формы; преимущественно в виде тел вращения. Применяются для сокращения расхода металла (отсутствует заусенец) сталей и сплавов с пониженной пластичностью.

Припуски и допуски по ГОСТ 7505-74. Припуски на сторону для поковок, изготовляемых на молотах массой до 40кг, с размерами до 800мм, от 0.6-1.2 до 3.0-6.4мм. Поле допусков соответственно от 0.7-3.4 до 1.6-11мм. Для штампованных заготовок, изготовляемых на кривошипных прессах, припуски на 0.1-0.6мм меньше.

Оборудование: кривошипные горячештамповочные прессы усилием 6.3-100МН; штамповочные молоты с массой падающих частей: паровоздушные двойного действия 0.5-35т., гидравлические до 2.5т.

Поскольку при штамповке на горизонтально-ковочных машинах припуск на 40-50% больше, чем при штамповке на молотах, и штамповка на КГМП в закрытых штампах с разьемной матрицей применяют для получения заготовок с несиметричными отростками из стали и цветных металлов и их сплавов. То я выбираю штамповку в закрытые штампы на кривошипных горячештамповочных прессах и профильный прокат.

Горячая штамповка в закрытых штампах.

Поскольку заготовкой для штамповки будет являться пруток, а штампованная заготовка имеет довольно сложную форму, то для рассчета Ким я буду использовать заготовку пруток.